https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
77
Artículo de investigación
Elaboración y caracterización de bioplásticos a partir de cáscaras
de yuca (Manihot esculenta) para la envoltura de alimentos
Development and characterization of bioplastics from cassava (Manihot
esculenta) peels for food packaging
María Gladys Yautibug Cepeda*
Universidad Nacional de Chimborazo
Riobamba - Ecuador
gladys.yautibug@unach.edu.ec
https://orcid.org/0009-0006-6322-5866
Roberto Salomón Villamarín Guevara
Universidad Nacional de Chimborazo
Riobamba - Ecuador
rvillamarin@unach.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-1613-1446
*Correspondencia:
gladys.yautibug@unach.edu.ec
Cómo citar este artículo:
Yautibug, M., & Villamarín, R. (2025).
Elaboración y caracterización de
bioplásticos a partir de cáscaras de yuca
(Manihot esculenta) para la envoltura de
alimentos. Esprint Investigación, 4(2), 77-93.
https://doi.org/10.61347/ei.v4i2.146
Recibido: 3 de junio de 2025
Aceptado: 5 de julio de 2025
Publicado: 10 de julio de 2025
Resumen: Esta investigación tuvo como objetivo elaborar y caracterizar un bioplástico a
partir de cáscara de yuca para la envoltura de alimentos, evaluando sus propiedades
físico-mecánicas y su biodegradabilidad. El estudio empleó un diseño experimental con
enfoque cuantitativo y se desarrolló en dos fases. En la primera fase, se optimizó la
extracción del almidón mediante un diseño factorial 2², evaluando dos niveles de
velocidad (6 800 y 20 000 rpm) y tiempo de licuado (45 y 60s). En la segunda fase, se
formuló el bioplástico utilizando un segundo diseño factorial 2², variando las
concentraciones de almidón (2 y 3 g) y glicerina (0,5 y 1,0 mL). Se caracterizaron las
propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de biodegradabilidad del material resultante,
así como su eficacia en la conservación de alimentos. Los resultados indicaron que el
mayor rendimiento de almidón (17,58 %) se obtuvo a una velocidad de 20 000 rpm y un
tiempo de 60s. La formulación que combinó 3 g de almidón con 0,5 mL de glicerina
presentó las mejores propiedades mecánicas, destacándose una elongación del 64,59 %.
Además, se demostró que el material obtenido exhibió una excelente biodegradabilidad,
con una degradación del 100 % en medio acuoso y del 54,5 % en suelo tras 28 días. El
bioplástico elaborado a partir de cáscara de yuca mostró eficacia en la conservación de
alimentos, al mantener la calidad de una frutilla durante siete días. Esto confirma su
viabilidad como material sostenible y permite establecer parámetros óptimos para su
producción, posicionándolo como un posible sustituto ecológico del plástico
convencional.
Palabras clave: Almidón, biodegradabilidad, bioplástico, cáscara, yuca.
Abstract: This research aimed to develop and characterize a bioplastic from cassava peel for food
packaging, evaluating its physical-mechanical properties and biodegradability. The study
employed an experimental design with a quantitative approach and was carried out in two phases.
In the first phase, starch extraction was optimized using a 2² factorial design, evaluating two
levels of blending speed (6,800 and 20,000 rpm) and blending time (45 and 60 seconds). In the
second phase, the bioplastic was formulated using another 2² factorial design, varying starch
concentrations (2 and 3 g) and glycerin volumes (0.5 and 1.0 mL). The physicochemical,
mechanical, and biodegradability properties of the resulting material were characterized, along
with its effectiveness in preserving food. The results showed that the highest starch yield (17.58%)
was obtained at 20,000 rpm and 60 seconds. The formulation combining 3 g of starch with 0.5
mL of glycerin exhibited the best mechanical properties, notably achieving an elongation of
64.59%. In addition, the resulting material demonstrated excellent biodegradability, with 100%
degradation in water and 54.5% in soil after 28 days. The bioplastic made from cassava peel
proved effective in food preservation, maintaining the quality of a strawberry for seven days. This
confirms its viability as a sustainable material and allows the establishment of optimal production
parameters, positioning it as a potential ecological substitute for conventional plastic.
Keywords: Biodegradability, bioplastic, cassava, peel, starch.
Copyright: Derechos de autor 2025 María
Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón
Villamarín Guevara.
Esta obra está bajo una licencia internacional
Creative Commons Atribución-
NoComercial 4.0.
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 78
1. Introducción
En las últimas décadas, la creciente preocupación por los efectos adversos de los plásticos derivados
del petróleo en el medio ambiente ha impulsado la búsqueda de materiales alternativos sostenibles.
Bonilla-Duarte et al. (2024) señalan que la producción y el uso excesivo de estos plásticos han alcanzado
cifras alarmantes, contribuyendo significativamente a la acumulación de residuos en ecosistemas
terrestres y acuáticos. Además, advierten que, de no tomarse medidas urgentes, esta cifra podría
triplicarse para el año 2050. De manera similar, Culqui-Sánchez et al. (2024) afirman que los plásticos
convencionales no solo representan un riesgo ambiental, sino también una amenaza para la salud
humana, debido a la liberación de sustancias químicas nocivas durante su uso y descomposición. Esta
situación ha impulsado el desarrollo de materiales de envasado que sean tanto funcionales como
ambientalmente responsables.
Ante esta problemática, los bioplásticos se presentan como una alternativa sostenible debido a su
capacidad de biodegradación y su menor impacto ambiental. En este contexto, la yuca (Manihot
esculenta), un tubérculo ampliamente cultivado en regiones tropicales, destaca como una fuente viable
para la producción de bioplásticos, gracias a su alto contenido de almidón y su abundante
disponibilidad. Según Anzorena et al. (2024), el almidón puro no solo constituye una fuente importante
de energía, sino que también aporta vitaminas y minerales esenciales, lo que lo convierte en un recurso
versátil con aplicaciones tanto alimenticias como industriales.
Aunque la cáscara de yuca suele considerarse un residuo agroindustrial, su composición la convierte
en un recurso valioso para la elaboración de bioplásticos. En este sentido, Quintanilla et al. (2024) señalan
que el aprovechamiento de esta materia prima no solo contribuye a la reducción de desechos
agroindustriales, sino que también promueve un enfoque sostenible en la gestión de recursos, mitigando
los impactos ambientales asociados con los plásticos derivados del petróleo. Además, este subproducto
contiene una proporción significativa de almidón, fibra insoluble y minerales esenciales como calcio,
fósforo y potasio, junto con compuestos fenólicos con propiedades antioxidantes (Vélez et al., 2021).
Diversos estudios han explorado la aplicación del almidón extraído de cáscaras de yuca para la
fabricación de bioplásticos, combinándolo con plastificantes como glicerina y quitosano para mejorar
sus propiedades mecánicas y de biodegradabilidad (Cuyubamba & Quispe, 2024; Gómez, 2024;
Lizarzaburu & Baca, 2022). Así mismo la investigación realizada por Vélez et al, (2021) ha demostrado
que la incorporación de recursos naturales, como fibra de celulosa y nanopartículas de óxido de zinc,
contribuye a mejorar la resistencia térmica y la estabilidad estructural de los bioplásticos, ampliando
su potencial de aplicación en la industria del embalaje y la conservación de alimentos. Por otro lado,
los residuos de yuca, debido a su composición química, pueden ser aprovechados en el desarrollo de
nuevos materiales con valor agregado, contribuyendo a la mitigación de problemas ambientales
(Bayona et al., 2022).
Por otro lado, se ha evidenciado que la combinación del almidón con polímeros biodegradables
como el poliácido láctico (PLA) y el polihidroxialcanoato (PHA) mejora la resistencia mecánica y la
estabilidad frente a la humedad, lo que incrementa su viabilidad como sustituto de los plásticos
convencionales en envases ecológicos (Loayza, 2021). Asimismo, Picho et al. (2024) indican que la
adición de extractos antioxidantes naturales, derivados de subproductos agrícolas, no solo mejora la
estabilidad del bioplástico, sino que también le confiere propiedades antimicrobianas, aumentando su
aplicabilidad en el envasado de productos perecederos. De manera similar, Bernal (2024) ha
demostrado que el uso de almidón termoplástico mezclado con fibras de bagazo de caña refuerza las
propiedades mecánicas del material, haciéndolo más resistente a la tracción y a la elongación.
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 79
El desarrollo de bioplásticos a partir de residuos agroindustriales ofrece una solución eficiente para
la gestión de desechos, a la vez que se alinea a los principios de la economía circular. En este sentido,
Sánchez et al. (2022) considera que la producción de bioplásticos sostenibles a partir de harina de
cáscara de yuca, aborda la problemática de la contaminación plástica mediante la creación de
materiales biodegradables que comparten características con los plásticos convencionales, pero con un
menor impacto ambiental.
Finalmente, el presente estudio tiene como objetivo elaborar y caracterizar un bioplástico a partir
de cáscara de yuca para la envoltura de alimentos, evaluando sus propiedades físico-mecánicas y su
biodegradabilidad. Esta investigación busca contribuir a la sostenibilidad en la industria alimentaria,
promoviendo al mismo tiempo la adopción de materiales biodegradables que reduzcan el impacto
ambiental. En este contexto, el desarrollo de bioplásticos a partir de recursos renovables, como la
cáscara de yuca, se presenta como una alternativa viable y sostenible para disminuir el uso de plásticos
convencionales, cuya contaminación por residuos no biodegradables es un problema creciente.
Además, esta propuesta optimiza el aprovechamiento de subproductos agroindustriales y fomenta
una economía circular que impulsa la innovación en el diseño de empaques ecológicos.
2. Metodología
El presente estudio se enmarca en un enfoque cuantitativo con diseño experimental de corte
transversal, puesto que se centra en la extracción de almidón y la formulación de bioplásticos a partir
de cáscaras de yuca (Manihot esculenta) en un tiempo determinado. Para llevar a cabo la investigación,
se emplearon los materiales, reactivos y equipos descritos en la tabla 1.
Tabla 1
Insumos utilizados
Materiales
• Recipiente plástico con tapa
• Cernidor
• Bandeja de vidrio
• Varilla de agitación
• Probeta
• Mortero y pistilo
• Papel aluminio
• Caja Petri
• Espátula
• Breaker de 100 ml
• Software estadístico
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
La fase de experimentación se desarrolló en condiciones controladas de laboratorio, en donde se
mantuvo una temperatura estable entre 22 y 25 °C y una humedad relativa del 50-60%, evitando la
absorción de humedad por parte del almidón. Además, se utilizaron equipos de precisión, como
balanzas analíticas (±0,001 g), hornos de secado a 105 °C, viscosímetros y espectrofotómetros,
asegurando mediciones exactas en la caracterización del almidón. Para la formulación del bioplástico,
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 80
se emplearon reactivos de alta pureza, incluyendo agua destilada, ácido acético al 1% y glicerina. Se
aplicaron metodologías analíticas estandarizadas para evaluar su espesor, resistencia mecánica,
solubilidad y biodegradabilidad, estas condiciones permitieron un control riguroso de las variables
experimentales, asegurando la validez de los resultados obtenidos, garantizando la repetibilidad y
confiabilidad de los procedimientos.
La selección de la muestra fue intencional y dirigida, se utilizaron cáscaras de yuca amarilla
(Manihot esculenta) provenientes del mercado local de la ciudad de Riobamba; La Condamine,
asegurando homogeneidad en la materia prima utilizada, la elección de esta población se fundamentó
en la disponibilidad del producto, su representatividad en el consumo local, así como la viabilidad de
acceso a una materia prima fresca y condiciones óptimas para el experimento. Además, para los
ensayos experimentales, las muestras se distribuyeron de manera aleatoria dentro de cada tratamiento,
siguiendo el diseño factorial 22, con el fin de minimizar posibles sesgos y garantizar la
representatividad de los resultados. Las variables de estudio se presentan en la tabla 2.
Tabla 2
Variables de estudio
Variable
Tipo de dato
Cantidad de muestras
Rendimiento del almidón (%)
Numérica continua
16
Espesor del bioplástico (mm)
Numérica continua
16
Resistencia a la tracción (mpa)
Numérica continua
16
Permeabilidad al agua (%)
Numérica continua
16
Biodegradabilidad (%)
Numérica continua
16
Velocidad de molienda (rpm)
Numérica discreta
2 niveles
Tiempo de procesamiento (s)
Numérica discreta
2 niveles
Recolección de información
La obtención de datos se realizó mediante experimentación en laboratorio, estructurada en dos fases
principales:
1. Extracción y caracterización del almidón
El almidón fue extraído de cáscaras de yuca mediante decantación vía húmeda utilizando muestras
previamente molidas y asegurando su separación eficiente. Se aplicó un diseño factorial 22 para
evaluar el efecto de la velocidad de molienda (6 800 y 20 000 rpm) y el tiempo de procesamiento (45 y
60s) en el rendimiento del almidón. Posteriormente, se realizaron análisis físico-químicos conforme a
normativas AOAC, FAO e INIAP, determinando humedad, ceniza, solubilidad, pH, fibra, proteínas,
viscosidad, temperatura de gelatinización, amilosa y amilopectina. Estos parámetros permitieron
caracterizar el almidón y evaluar su viabilidad en la formulación de bioplásticos.
2. Formulación y caracterización de bioplásticos
Se formularon bioplásticos utilizando almidón en concentraciones de 2 y 3 g y glicerina (0,5 y 1 mL)
como plastificante. Las muestras obtenidas se caracterizaron mediante la evaluación de espesor,
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 81
resistencia a la tracción, solubilidad en agua y biodegradabilidad, con el fin de determinar su
desempeño estructural y su potencial aplicación como material biodegradable.
Procesamiento y análisis de datos
1. Tipos de datos
Los datos recopilados fueron de tipo numérico continuo y discreto; se aplicaron métodos estadísticos
apropiados que permitieron identificar de forma precisa y rigurosa el efecto individual y combinado
de las variables independientes sobre las propiedades del bioplástico.
2. Análisis estadístico
Los datos obtenidos se analizaron mediante pruebas estadísticas para evaluar la influencia de los
factores experimentales. Se utilizó un diseño multifactorial 22 que permitió analizar el efecto de la
velocidad de molienda y el tiempo de procesamiento en la extracción del almidón, así como el impacto
de la concentración de almidón y glicerina en las propiedades del bioplástico. Se aplicó un análisis de
varianza (ANOVA) para determinar la significancia de las variables independientes. Cada tratamiento
se replicó tres veces para asegurar la precisión de las mediciones, además, se realizó un remuestreo
Bootstrap con 1000 iteraciones para estimar intervalos de confianza al 95% y verificar la estabilidad de
los resultados. Para validar la confiabilidad estadística, se aplicaron pruebas avanzadas como Shapiro-
Wilk para normalidad, Bartlett para homocedasticidad e independencia de residuos mediante la
prueba de Durbin-Watson.
Evaluación del bioplástico en la conservación de alimentos
Para evaluar la eficacia al bioplástico se realizó una prueba de conservación como material de
envoltura, comparando una muestra de frutilla recubierta con bioplástico frente a otra sin envoltura
durante un período de siete días. Se analizaron variaciones en textura, color y presencia de
microorganismos para determinar su capacidad de protección. Adicionalmente, se llevó a cabo un
análisis sensorial, en el que se evaluaron textura, olor y apariencia del alimento cubierto con
bioplástico, con el fin de determinar su impacto en la calidad del producto almacenado.
Pruebas de biodegradabilidad
Para evaluar la biodegradabilidad del bioplástico se evaluó el material en el suelo, agua y ambiente
durante un período de 28 días, siguiendo los criterios establecidos en la norma ASTM D-5338. La
degradación se cuantificó mediante la pérdida de masa y área de las muestras, registrando mediciones
en intervalos de 7 días para analizar la tasa de descomposición en cada condición evaluada, en agua
T1, T2, T3, T4 (espacio después de cada coma) su degradación es 100%, en tierra T1 54,50%; T2 43,50%;
T3 50,50%; T4 48,25%, en el ambiente entre el T1, T2, T3 1,25% y T4 1,00% de la degradación.
Pruebas mecánicas
La resistencia mecánica del bioplástico se evaluó mediante ensayos de tracción conforme a la norma
INEN 2637, con el propósito de determinar su capacidad para resistir fuerzas externas sin fracturarse.
Adicionalmente, se midió la elongación, con la finalidad de analizar el grado de estiramiento del
material antes de su ruptura, para valorar su flexibilidad. Los resultados obtenidos mostraron
variaciones significativas entre tratamientos: T1 32,93%, T2 6,08%, T3 64,59%, y T4 21,54%, indicando
que el tratamiento T3 ofreció el mejor desempeño mecánico en términos de elasticidad.
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 82
Para garantizar la confiabilidad de los resultados, se llevaron a cabo pruebas estadísticas para la
validación de modelos. Se aplicó la prueba de homocedasticidad de Barlett para verificar la igualdad
de varianzas entre tratamientos, asegurando la validez del ANOVA. Asimismo, se utilizó la prueba de
independencia de residuos de Durbin-Watson con el fin de descartar la autocorrelación en los errores
de los modelos de regresión. Finalmente, se realizó un análisis de normalidad mediante las pruebas de
Shapiro-Wilk, determinando si los datos presentan una distribución normal, requisito fundamental
para la aplicación de modelos estadísticos paramétricos.
3. Resultados
En este estudio, se lograron avances significativos en las dos áreas principales analizadas: la extracción
de almidón de la cáscara de yuca y la formulación de bioplásticos a partir de este almidón. Los
resultados obtenidos en ambos procesos se analizaron mediante diseños factoriales 22, lo que permitió
evaluar el efecto de dos factores clave en cada caso.
Extracción de Almidón
En el proceso de extracción de almidón se evaluaron dos factores principales: la velocidad de licuado
(rpm) y el tiempo de licuado (s). Los resultados mostraron que ambos factores, así como su interacción,
tienen un efecto altamente significativo sobre el rendimiento del almidón, tal como se observa en la
figura 1. En particular, respecto a la velocidad de licuado (Factor A), se encontró que al aumentar la
velocidad a 20 000 rpm, el rendimiento de almidón fue significativamente mayor (17,581 g) en
comparación con la velocidad más baja de 6 800 rpm, que produjo un rendimiento de 5,899 g. Este
hallazgo indica que la velocidad de licuado es un factor determinante para maximizar la extracción de
almidón.
Figura 1
Efectos del Tiempo * Velocidad de licuado
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 83
En cuanto al tiempo de licuado (Factor B), un mayor período de procesamiento (60s) también
demostró un impacto positivo en el rendimiento del almidón, con valores de 7,585 g a 6 800 rpm y
17,581 g a 20 000 rpm. Esto indica que un tiempo de licuado más prolongado facilita una mayor
liberación de almidón de la cáscara de yuca.
La tabla 3 presenta los resultados del análisis del rendimiento de almidón obtenido mediante el
diseño factorial 22, destacando que el tratamiento T2 (20 000 rpm y 60s) fue el más eficiente, con un
rendimiento promedio del 17,58%, seguido por el tratamiento T1 con un 12,95%. Estos valores se
encuentran dentro del rango de eficiencia aceptable reportado por Bernal (2024) y Cardona et al. (2024),
quienes establecen un intervalo entre 13% y 20% para la extracción de almidón. El análisis ANOVA
confirmó que la velocidad, el tiempo y su interacción tienen un efecto significativo (p < 0,05) sobre la
variable respuesta. Además, la prueba de Tukey indicó que el tratamiento T2 difiere significativamente
de los demás (p < 0,05), lo que valida su superioridad en términos de rendimiento.
Tabla 3
Rendimiento de almidón por tratamiento
Tratamiento
Velocidad (rpm)
Tiempo (s)
Rendimiento promedio (%)
T1
6 800
45
12,95
T2
6 800
60
17,58
T3
20 000
45
5,90
T4
20 000
60
7,58
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
Interacción AB: La interacción entre la velocidad y el tiempo de licuado fue significativa (p-valor =
0,0000) tabla 4, lo que sugiere que el efecto de la velocidad en el rendimiento del almidón depende del
tiempo de licuado y viceversa. Este hallazgo fue importante porque resalta la necesidad de optimizar
ambos factores de manera conjunta para maximizar el rendimiento.
Tabla 4
Resultados de análisis de varianza de la extracción del almidón
Fuente
Suma de cuadrado
Grados de libertad
Cuadrado medio
Razón- F
P- valor
Efectos principales
A: Velocidad
290,822
1
290,822
9114,16
0,0000
B: Tiempo de licuado
39,854
1
39,854
1249,00
-0,0000
INTERACTIONS
AB
8,66419
1
8,66419
271,53
0,0000
RESIDUAL
0,382906
12
0,0319088
TOTAL
(CORRECTED)
339,723
15
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 84
Los análisis estadísticos adicionales realizados para validar los resultados, como la prueba de
Shapiro-Wilk (figura 2), indicaron que los residuos no siguen una distribución normal (p-valor =
0,002099), lo que sugiere que los datos podrían no cumplir con uno de los supuestos fundamentales
del análisis de varianza (ANOVA), afectando potencialmente la validez de las conclusiones
estadísticas. Para abordar esta situación, se aplicó un remuestreo Bootstrap que garantizó y respaldó
la validez de los resultados obtenidos (ver tabla 5). Por otro lado, las pruebas de homocedasticidad de
Bartlett (figura 3), con un p-valor de 0,9948, y de independencia mediante Durbin-Watson, con un p-
valor de 0,937, confirmaron la validez del modelo estadístico empleado.
Tabla 5
Remuestreo x1000 iteración (Bootstrap)
Velocidad
(RPM)
Tiempo
(s)
Media
Remuestreada (g)
Intervalo de Conanza IC
Inferior (2.5% percentil)
Intervalo de Conanza IC
Superior (97.5% percentil)
6.8
45
5.899
5.734
6.063
6.8
60
7.585
7.436
7.732
20.0
45
12.952
12.820
13.089
20.0
60
17.581
17.423
17.742
Nota: 95% intervalo de conanza (2.5% menos 97.5%). Si se repitiera el experimento 1000 veces, el 95% de las
medias remuestreadas caerían en los rangos inferiores y superiores descritos en la tabla.
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
Figura 2
Shapiro-Wilk para la Normalidad de la extracción del almidón
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 85
Figura 3
Bartlett para la Homocedasticidad de la extracción del almidón
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
Los parámetros fisicoquímicos del almidón extraído (tabla 6), se ubicaron dentro de los estándares
internacionales, la humedad fue de 1,73%; la ceniza 0,060%; el pH 6,01 y la solubilidad 1,24% todos
aceptables según normas AOAC y FAO. La viscosidad obtenida 625,83 fue inferior al mínimo
recomendado de 840, lo cual puede atribuirse al origen del almidón ósea de la cáscara de yuca. Los
análisis microbiológicos confirmaron la inocuidad del material.
Tabla 6
Análisis físico-químico del almidón
N°
Parámetros
Unidades
Valor
Estándar
Norma / institución
1
Humedad
%
1,73
1,0 – 13
(AOAC 2000)
2
Ceniza
%
0,060
0,12
(FAO 2007)
3
Solubilidad
%
1,24
0,27 - 12,32
(Anderson et al, 1969)
4
pH
6,010
6,0 - 6,5
(FAO 2007)
5
Fibra
%
0,263
0,03 - 0,30
(FAO 2007)
6
Proteína
%
0,248
0,2 - 0,40
(FAO 2007)
7
Viscosidad
625,83
840-1500
(ISI 2002)
8
Tem. de gelatinización
°C
63
57,5 – 70,0
(Grace M 1997)
9
Amilosa
%
37,38
92 -96
(MO-LSAIA-04 INIAP)
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 86
10
Amilopectina
%
62,62
17 – 24
(MO-LSAIA-04 INIAP)
11
Hongos
UPC/g
0
1000 – 5000
UFC/g
(ICONTEC 1997)
12
Levaduras y mohos
UPC/g
10
1000 – 5000
UFC/g
(FAO 2007)
13
Coliformes totales
UPC/g
0
5,0x10
2
(FAO 2007)
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
Formulación de Bioplásticos
En la formulación del bioplástico, se evaluaron dos factores principales: la cantidad de almidón y la
cantidad de glicerina, los resultados mostraron que ambos factores, así como su interacción, tienen un
efecto significativo en las propiedades del bioplástico, particularmente en su peso (ver figura 4).
Cantidad de almidón (Factor A): Este factor tuvo un impacto altamente significativo en el peso del
bioplástico (p-valor = 0,0000), es decir; que a mayor contenido de almidón (3 g) resultó en un bioplástico
más pesado, lo que sugiere que el almidón es un componente clave en la estructura del material.
Cantidad de glicerina (Factor B): La glicerina también mostró un efecto significativo, aunque menos
pronunciado que el almidón (p-valor = 0,0086). Una mayor cantidad de glicerina (1 mL) tendió a reducir
el peso del bioplástico, posiblemente debido a una mayor flexibilidad y menor densidad del material.
Figura 4
Efectos Cantidad de almidón * Cantidad de glicerina
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
La tabla 7 muestra la formulación que se evaluó mediante el diseño factorial 22 con variables
cantidad de almidón (2 y 3 g) y glicerina (0,5 y 1 mL), la prueba ANOVA evidenció que ambas variables
y su interacción influyeron significativamente en el peso del bioplástico (p < 0,05). La prueba de Tukey
determinó que el tratamiento T3 (3 g de almidón y 0,5 mL de glicerina) difiere significativamente de
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 87
los demás tratamientos, presentando el mayor espesor y peso, así como una elongación de 64,59%,
superior al resto de formulaciones.
Tabla 7
Características físicas del bioplástico
Tratamiento
Almidón (g)
Glicerina (mL)
Peso (g)
Espesor (mm)
Elongación (%)
T1
2
1
0,105
0,15
32,93
T2
2
0,5
0,142
0,155
6,08
T3
3
1
0,171
0,21
64,59
T4
3
0,5
0,162
0,22
21,54
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
Interacción AB: La interacción entre la cantidad de almidón y la cantidad de glicerina fue
significativa con un valor p-valor = 0,0002 (ver tabla 8), lo que indica que el efecto de la cantidad de
almidón en el peso del bioplástico depende de la cantidad de glicerina utilizada. Este hallazgo clave
para optimizar la formulación del bioplástico, puesto que resalta la importancia de equilibrar ambos
componentes.
Tabla 8
Resultado de análisis de varianza de formulación del bioplástico
Fuente
Suma de cuadrados
Grados de libertad
Cuadrado medio
Razón- F
P-valor
Efectos principales
A: Cantidad de almidón
0,00731025
1
0,00731025
98,62
0,0000
B: Cantidad de glicerina
0,000729
1
0,000729
9,83
0,0086
INTERACTIONS
AB
0,00207025
1
0,00207025
27,93
0,0002
RESIDUAL
0,0008895
12
0,000074125
TOTAL (CORRECTED)
0,010999
15
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
Además, se realizaron pruebas de normalidad Shapiro-Wilk (figura 5), p-valor = 0,2386,
homocedasticidad Bartlett, p-valor = 0,1769 (figura 6) como se muestra en las gráficas 4 y 5 e
independencia Durbin-Watson, p-valor = 0,2147 para validar el modelo estadístico utilizado en la
formulación del bioplástico, estos análisis respaldaron la robustez de los resultados obtenidos.
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 88
Figura 5
Shapiro-Wilk para la Normalidad de la formulación del bioplástico
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
Figura 6
Bartlett para la Homocedasticidad de la formulación del bioplástico
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
El bioplástico obtenido presentó humedades entre 0,26% y 0,44%, solubilidad del 37% al 50%, y
permeabilidad de vapor entre 0,347 y 0,536, en cuanto a biodegradabilidad (tabla 9), el tratamiento T1
mostró la mayor degradación en suelo (54,5%) y en agua (100%) al día 28, en el ambiente la degradación
fue menor (hasta 1,25%). La frutilla envuelta con bioplástico mantuvo una textura firme, olor dulce y
sabor agradable, mientras que la frutilla sin envoltura mostró deshidratación, moho y alteración del
sabor, lo que confirma la efectividad del material como envoltura biodegradable.
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 89
Tabla 9
Resultados de la biodegradabilidad del bioplástico (día 28)
Medio
T1 (%)
T2 (%)
T3 (%)
T4 (%)
Suelo
54,5
43,5
50,5
48,25
Agua
100
100
100
100
Ambiente
1,25
1,25
1,25
1,00
Nota. Elaborado por Yautibug (2025)
Los hallazgos de esta investigación están en línea con investigaciones previas que destacan la
importancia de los factores de procesamiento en la extracción de almidón y la formulación de
bioplásticos, sin embargo, este estudio aporta nuevos conocimientos al cuantificar el efecto de la
interacción entre los factores y al explorar el uso de la cáscara de yuca, un subproducto agrícola, como
fuente de almidón para bioplásticos. A continuación, se discute cómo los resultados de este estudio se
relacionan con investigaciones recientes y cómo contribuyen al campo de los materiales sostenibles.
4. Discusión
Estudios previos han evidenciado que la velocidad de licuado y el tiempo de procesamiento son
factores determinantes para maximizar el rendimiento del almidón. Investigaciones como las de
Proaño (2021), Cuenca (2022) y Robalino (2022) coinciden en que una mayor velocidad de licuado,
combinada con un tiempo de procesamiento más prolongado, mejora significativamente la eficiencia
en la extracción de almidón. Estos hallazgos se alinean con los resultados del presente estudio, donde
se determinó que una velocidad de 20 000 rpm y un tiempo de licuado de 60 segundos generaron el
mayor rendimiento de almidón (17,581 g).
Sin embargo, este estudio va un paso más allá al cuantificar el efecto de la interacción entre la
velocidad y el tiempo de licuado, un aspecto que no había sido explorado en profundidad en
investigaciones anteriores. Este hallazgo resulta relevante, dado que indica que la optimización
conjunta de ambos factores es esencial para maximizar el rendimiento del almidón. Este enfoque se
alinea con los estudios de Jácome et al. (2024) y Cedeño y Zambrano (2021), quienes analizaron la
extracción de almidón a partir de residuos agrícolas y concluyeron que la interacción entre la velocidad
de agitación y el tiempo de procesamiento influye de manera significativa en la eficiencia del proceso.
Además, estudios recientes como el de Bernal (2024) han explorado el uso de subproductos
agrícolas, como el maíz y el bagazo de caña, para la extracción de almidón. Este autor destaca que
dichos residuos representan una fuente prometedora de almidón debido a su alto contenido de
carbohidratos y su disponibilidad como desecho agrícola. Los resultados del presente estudio
respaldan estas afirmaciones, al demostrar que es posible extraer almidón de manera eficiente
mediante el método de decantación vía húmeda, lo que abre nuevas oportunidades para la
valorización de residuos agroindustriales.
En cuanto a la formulación de bioplásticos, los resultados de este estudio coinciden con
investigaciones previas que señalan que tanto la cantidad de almidón como la de glicerina son factores
determinantes en las propiedades mecánicas y físicas del material. Por ejemplo, Yus (2022) y Anzorena
et al. (2024) encontraron que un mayor contenido de almidón incrementa la resistencia del bioplástico,
mientras que la glicerina, al actuar como plastificante, contribuye a mejorar su flexibilidad.
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 90
Este estudio confirma dichos hallazgos, al evidenciar que un mayor contenido de almidón (3 g)
dio como resultado un bioplástico más pesado y resistente, mientras que una mayor cantidad de
glicerina (1 mL) redujo el peso del material, posiblemente debido al aumento en su flexibilidad.
Además, este trabajo aporta nuevos conocimientos al cuantificar el efecto de la interacción entre la
cantidad de almidón y la cantidad de glicerina, aspecto que no había sido explorado en profundidad
en investigaciones anteriores. Este hallazgo es consistente con el estudio de Bernal (2024), quien
investigó la formulación de bioplásticos a partir de almidón de maíz y concluyó que la interacción
entre el almidón y los plastificantes influye significativamente en las propiedades mecánicas del
material.
A nivel internacional, estudios recientes han explorado el uso de diversas fuentes de almidón y
plastificantes para la formulación de bioplásticos. Por ejemplo, Cardona et al. (2024) investigaron la
utilización de almidón de papa y glicerina, y encontraron que la cantidad de glicerina influye
significativamente en la permeabilidad y la biodegradabilidad del material. Estos resultados son
consistentes con los hallazgos del presente estudio, en el que se evidenció que la cantidad de glicerina
afecta directamente el peso y la flexibilidad del bioplástico.
Además, Sánchez et al. (2022) exploraron el uso de almidón de yuca para la producción de
bioplásticos y determinaron que la temperatura de gelatinización y la viscosidad del almidón son
factores clave en su formulación. Estos hallazgos coinciden con los resultados del presente estudio,
en el que se observó que la temperatura de gelatinización del almidón extraído de la cáscara de yuca
fue de 63 °C, valor que se encuentra dentro del rango reportado en la literatura científica.
Limitaciones
A pesar de los resultados prometedores, este estudio tiene algunas limitaciones que deben ser
consideradas para una interpretación adecuada de los hallazgos y para guiar futuras investigaciones.
Estas limitaciones se relacionan con aspectos metodológicos, estadísticos y de aplicabilidad en
condiciones reales. Una de las principales limitaciones de este estudio es que la prueba de Shapiro-
Wilk indicó que los residuos del modelo de extracción de almidón no siguen una distribución normal
(p-valor = 0,002099). Esto sugiere que los datos podrían no cumplir con uno de los supuestos clave
para el análisis de varianza (ANOVA), lo que podría afectar la validez de las conclusiones
estadísticas.
Aunque el diseño factorial 22, utilizado en este estudio permitió evaluar la interacción entre los
factores (velocidad y tiempo de licuado en la extracción de almidón, y cantidad de almidón y
glicerina en la formulación del bioplástico), este enfoque se limitó a dos niveles por factor, esto
podría no capturar completamente la variabilidad del proceso, especialmente si existen efectos no
lineales o si los factores tienen un rango óptimo que no se encuentra dentro de los niveles
evaluados.
Otra limitación importante es que las pruebas de biodegradabilidad del bioplástico se realizaron
en condiciones controladas de laboratorio, lo que podría no reflejar completamente el
comportamiento del material en condiciones ambientales reales. Es posible que factores como la
eficiencia energética, la disponibilidad de materias primas y los costos de producción varíen
significativamente en un entorno industrial. Finalmente, aunque se realizaron pruebas de espesor,
humedad, solubilidad y permeabilidad en el bioplástico, no se exploraron en profundidad otras
propiedades importantes como la estabilidad térmica.
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 91
5. Conclusiones
Este estudio demostró con éxito la viabilidad de extraer almidón de la cáscara de yuca, un subproducto
agrícola, y utilizarlo para formular bioplásticos sostenibles. Se identificó que una mayor velocidad de
licuado (20 000 rpm) y un tiempo de procesamiento más prolongado (60s) maximizan el rendimiento
de almidón, alcanzando 17,581 g, mientras que la interacción entre estos factores resaltó la necesidad
de optimizar ambos parámetros de manera conjunta. En la formulación del bioplástico, la cantidad de
almidón y glicerina influyeron significativamente en las propiedades del material, con un mayor
contenido de almidón mejorando la resistencia y la glicerina aumentando la flexibilidad.
Aunque la falta de normalidad en los residuos del modelo de extracción de almidón fue una
limitación, las pruebas de homocedasticidad, independencia y el análisis de remuestreo (Bootstrap)
respaldaron la robustez de los resultados. Además, las pruebas de biodegradabilidad en condiciones
controladas mostraron que el bioplástico se degrada significativamente en agua y suelo, sugiriendo su
potencial como material sostenible. Estos hallazgos no solo confirman el potencial de la cáscara de yuca
como fuente de almidón para bioplásticos, sino que también proporcionan una base sólida para futuras
investigaciones y aplicaciones industriales, contribuyendo a la economía circular y reduciendo la
dependencia de plásticos derivados del petróleo.
Referencias
Anzorena, H., Noguerol, I., López, O., & Ninago, M. (2024). Mejora de las características finales de
películas biodegradables de almidón, mediante el uso de un diseño multifactorial. Revista de
Ingeniería y Ciencias Aplicadas (RevICAp), 4(2).
https://revistas.uncu.edu.ar/ojs/index.php/revicap/article/view/8406
Bayona, C., León, L., & Cepeda, M. (2022). Aprovechamiento de los subproductos agroindustriales de
la cadena productiva de la yuca (manihot esculenta): una revisión. @limentech, Ciencia y
Tecnología Alimentaria, 20(1), 92–112. https://doi.org/10.24054/limentech.v20i1.1658
Bernal, E. (2024). Elaboración de materiales biodegradables a partir de una matriz de almidón reforzada con
fibras de celulosa de bagazo de caña [Tesis de maestría, Universidad Autónoma de Sinaloa].
Repositorio de la Universidad Autónoma de Sinaloa.
http://repositorio.uas.edu.mx/jspui/handle/DGB_UAS/757
Bonilla-Duarte, S., Rosario, L., Arias, Y., Valcárcel, A., Uzcanga, I., & Urbaneja, M. (2024). XXXI Semana
de la Geografía 2024. Cambio climático: una amenaza global al bienestar humano y a la salud del planeta.
Santo Domingo: Plan LEA, Editora Listín Diario. https://bvearmb.do/handle/123456789/5045
Cardona, A., Gómez, W., & Amórtegui, E. (2024). Evaluación de la Eficacia de las Bolsas
Biodegradables a partir del Almidón de la Papa (Solanum Tuberosum). Erasmus Semilleros de
Investigación, 9(1), 33–40. https://journalusco.edu.co/index.php/erasmus/article/view/4246/4985
Cedeño, N., & Zambrano, J. (2021). Diseño de una línea de producción para la obtención de bioplásticos
aprovechando los residuos del café a escala industrial en la ciudad de Quevedo [Tesis de pregrado,
Universidad Técnica Estatal de Quevedo]. https://acortar.link/asLHfU
Cuenca, R. (2022). Identificación de las variables de proceso para la síntesis de plástico biodegradable del almidón
del arroz de cebada (Hordeum vulgare) para el uso en el embalaje de alimentos [Tesis de pregrado,
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo].
http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/17715
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 92
Culqui-Sánchez, M., Villacis-Barrazueta, J., & Rosales-Cedeño, K. (2024). Micro y nanoplasticos y su
influencia en la salud humana. Gaceta Médica Estudiantil, 5(2), e440.
https://revgacetaestudiantil.sld.cu/index.php/gme/article/view/440
Cuyubamba, L., & Quispe, M. (2024). Cuyubamba Hilario, L. M., & Quispe Quinto, M. (2024). Efecto de los
plastificantes sobre la biodegradabilidad y propiedades mecánicas del bioplástico a partir de almidón de
cáscara de Musa Sp. [Tesis de pregrado, Universidad Nacional del Centro del Perú].
http://hdl.handle.net/20.500.12894/11743
Gómez, J. (2024). Desarrollo y caracterización de polímeros de alto rendimiento medioambiental derivados de
residuos agroindustriales y aditivos de origen renovable [Tesis doctoral, Universitat Politècnica de
València]. https://acortar.link/bzRb3k
Jácome, C., García, S., Chela, J., & Altuna, J. (2024). Avances recientes para la obtención sostenible de
biopolímeros a partir de almidones: una revisión. Studies in engineering and exact sciences, 5(2),
e9153. https://doi.org/10.54021/seesv5n2-330
Lizarzaburu, J., & Baca, R. (2022). Revisión sistemática: Evaluación de los métodos para la generación de
bioplástico [Tesis de pregrado, Universidad César Vallejo]. Repositorio de la Universidad César
Vallejo. https://hdl.handle.net/20.500.12692/111827
Loayza, M. (2021). Polímeros biodegradables como alternativa para reducir la producción y el consumo de
productos elaborados con plástico [Tesis de Pregrado, Universidad Científica del Sur].
https://doi.org/10.21142/tb.2021.1711
Picho, G., Gutierrez, D., Alvarado, D., & Larrea, C. (2024). Bioplásticos-Una alternativa para reducir la
contaminación: RSL. Revista de investigación científica TAYACAJA, 7(1), 20-31.
https://acortar.link/BkHuoK
Proaño, V. (2021). Obtención de una película a partir de cáscara de mango (Mangifera indica) para el uso en
alimentos [Tesis de pregrado, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo].
http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/16936
Quintanilla, M., Rosado, G., & Arias, M. (2024). Producción de bioplásticos sostenibles a partir de
harina de cáscara y pulpa de yuca (Manihot esculenta). Reincisol, 3(6), 819–836.
https://doi.org/10.59282/reincisol.V3(6)819-836
Robalino, P. (2022). Elaboración de un bioplástico a partir de almidón de arveja amarilla (Vicia lutea) para uso
en embalaje de alimentos [Tesis de pregrado, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo].
http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/17764
Sánchez, N., May, K., Hernández, B., Arceo, D., & Huitz, G. (2022). Obtención y caracterización de
bioplásticos a partir del almidón “Manihot”. ECTI, Experiencias Científicas, Tecnológicas y de
Innovación, 2(1). https://ojs.valladolid.tecnm.mx/index.php/CongresoNacional/article/view/78
Vélez, C., Zambrano, X., Delgado, M., Burgos, G., & Cedeño, C. (2021). Almidones de Cáscara de Yuca
(Manihot Esculenta) y Papa (Solanum Tuberosum) para Producción de Bioplásticos:
Propiedades Mecánicas y Efecto Gelatinizante. Revista Bases de la Ciencia, 6(2), 137-152.
https://doi.org/10.33936/rev_bas_de_la_ciencia.v6i2.3293
Yus, J. (2022). Plástico biodegradable. Revista Ingenia Materiales, 4, 91-91.
https://polired.upm.es/index.php/ingenia_materiales/article/view/4937
https://rei.esprint.tech
ISSN: 2960-8317
Vol. 4 N° 2, julio-diciembre 2025 (77-93)
Esprint Investigación
María Gladys Yautibug Cepeda, Roberto Salomón Villamarín Guevara 93
Transparencia
Conflicto de interés
Los autores declaran que no existen conflictos de interés de naturaleza alguna como parte de la
presente investigación.
Fuente de financiamiento
Los autores financiaron completamente la investigación.
Contribución de autoría
María Gladys Yautibug Cepeda: Conceptualización, metodología, software, validación, análisis
formal, investigación, gestión de datos, visualización, redacción - preparación del borrador original,
redacción - revisión y edición, financiamiento, administración del proyecto, recursos, supervisión.
Roberto Salomón Villamarín Guevara: Conceptualización, metodología, software, validación, análisis
formal, investigación, gestión de datos, redacción - preparación del borrador original, redacción -
revisión y edición, administración del proyecto, recursos, supervisión.
Los autores contribuyeron activamente en el análisis de los resultados, revisión y aprobación del
manuscrito final.